未來可期，能源消費(fèi)端關(guān)鍵技術(shù)大概覽！

　　在德國綜合能源系統(tǒng)中，建筑，交通和工業(yè)是三大消費(fèi)終端領(lǐng)域，隨著風(fēng)能、光伏等可再生能源的逐步滲透與擴(kuò)張，能源效率標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，以及能耗端的日益復(fù)雜化，大量的能源技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文將從三大能源消費(fèi)終端的角度出發(fā)，并結(jié)合負(fù)載管理，為大家簡要介紹一些與此相關(guān)的未來關(guān)鍵技術(shù)。

　　建筑領(lǐng)域

　　建筑物是最常見的能源消費(fèi)端，占德國全部能耗的32%，其相關(guān)的二氧化碳排放量占所有溫室氣體排放量的20%左右。在建筑物內(nèi)部，供暖和用水所需的低溫?zé)崮転?a href="http://msthinker.com/news/article-1669.html" target="_blank">建筑能耗的最大份額。隨著綜合能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，對建筑物的能源效率和隔熱性能都提出了更高的要求，因而對老舊建筑外層的翻新、新型節(jié)能建筑的推廣和高效的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)廣受歡迎，與此同時，可再生能源作為建筑一次能源消耗所占的比重也在大幅提升，例如光伏、光熱和地?zé)崮?/strong>等在小型綜合能源系統(tǒng)中的利用。目前常見的建筑領(lǐng)域能源關(guān)鍵技術(shù)有以下幾種：

　　·熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，提升能源利用率與經(jīng)濟(jì)性，同時減少二氧化碳排放量

　　·適用于低溫供熱系統(tǒng)的地?zé)峄蚩諝鉄岜?/p>

　　·面向?qū)ο鬄槊芗鞘械貐^(qū)的大型城區(qū)供熱網(wǎng)絡(luò)以及針對小型城市或社區(qū)的分布式供熱系統(tǒng)

　　·利用太陽能建立的光伏發(fā)電系統(tǒng)、光熱系統(tǒng)

　　·在光熱、熱泵等系統(tǒng)中使用冷凝鍋爐技術(shù)等

　　此外，將建筑產(chǎn)電直接用于供熱需求，比如對電熱泵的使用，也可以有效提升建筑能源的利用率，然而從中長期的角度來看，由于各種原因，電熱泵的安裝往往難以實(shí)施。

　　交通領(lǐng)域

　　目前在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，私人交通工具中約有76%的汽油和柴油動力汽車，在貨運(yùn)交通工具中該比例為70%，電能在交通能源消耗中僅占1%的份額，但隨著電池行業(yè)和燃料行業(yè)的技術(shù)革新，電動交通工具和合成燃料在未來有望發(fā)揮關(guān)鍵作用，主要用于鐵路、地鐵和有軌電車。而可再生能源在交通領(lǐng)域能耗份額近年來一直停滯在5%左右，交通運(yùn)輸部門正在不斷嘗試新的技術(shù)來提升這一數(shù)字：

　　·電池電動汽車的投入使用，電動驅(qū)動器比內(nèi)燃機(jī)相比往往效率更高，且更安靜，有害排放物較少

　　·混合動力汽車的投入使用，同時具有高性能電池和內(nèi)燃機(jī)的電動機(jī)的混動汽車，功率密度更高和成本更低，插電式混動車及自帶內(nèi)燃機(jī)增程器的設(shè)置將電動汽車的續(xù)航里程大幅提升

　　·燃料電池汽車的大力推廣（目前比電池電動汽車價格更高）

　　·天然氣汽車的研發(fā)，其燃料成分為天然氣、生物甲烷及合成甲烷

　　·合成液體燃料的使用，由于其具有汽油和柴油的基本性質(zhì)，因?yàn)椴恍枰獙囕v和加油站站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)做出替換或更改

　　為了實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)在交通領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型，對電池技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)勢在必行，以便擴(kuò)大使用范圍并降低成本，同時，充電基礎(chǔ)設(shè)施的推廣與覆蓋也十分重要。在長距離運(yùn)輸和貨運(yùn)領(lǐng)域，易存儲和運(yùn)輸?shù)母呙芏热剂侠鐨錃狻⒓淄楹鸵后w燃料以及合成燃料等相關(guān)的技術(shù)發(fā)展在未來也將扮演不容忽視的角色。

　　工業(yè)過程領(lǐng)域

　　目前，工業(yè)領(lǐng)域是溫室氣體排放的最大來源。工業(yè)生產(chǎn)過程中的能耗占德國總能耗的30%左右，其中三分之二是熱量消耗，一次能源消耗層面，天然氣所占百分比最大，約75%，因而該領(lǐng)域的能效提升與能源節(jié)約潛力十分巨大。對碳排放量少的燃料，例如生物質(zhì)能以及對高熱需求生產(chǎn)過程的電氣化在工業(yè)領(lǐng)域成為了新的趨勢。減少溫室氣體排放的措施的另外一些方法可以通過增加工業(yè)生產(chǎn)過程中的開關(guān)，使用高能源利用率的設(shè)備和提升可再生能源的比重等。主要有以下方法：

　　·超高溫工業(yè)過程（部分超過1500℃）中能源載體的多重利用。例如焦炭除了用作能源供應(yīng)外還是一種主要還原劑，并且由于其機(jī)械穩(wěn)定性可以確保高爐過程中的穩(wěn)定分層

　　·提高廢熱回收利用率，使其再次進(jìn)入熱網(wǎng)絡(luò)

　　·在某些工業(yè)過程中，可以使用電力代替化石燃料，或使用電力和天然氣混合系統(tǒng)

　　·熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的投入使用

　　·生物質(zhì)能參與工業(yè)流程能源供應(yīng)

　　此外，隨著工業(yè)流程在未來的多樣化與復(fù)雜化發(fā)展，個性化的針對性解決方案的需求會日益增長，對技術(shù)成熟度的要求也會相應(yīng)提高。

　　負(fù)載管理

　　德國目前的電力供應(yīng)系統(tǒng)基于發(fā)電跟隨消耗的原理，即所謂的發(fā)電廠的負(fù)載跟蹤操作。靈活的生產(chǎn)控制可以確保消耗和生產(chǎn)始終保持一致，以保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性。目前，傳統(tǒng)的電廠更多用于補(bǔ)償太陽能和風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)與天氣和需求變化有關(guān)的波動。隨著可再生能源發(fā)電份額的提升和傳統(tǒng)能源發(fā)電量的下降，對電力需求側(cè)的靈活性的要求提高，由此衍生出的有針對性的負(fù)載控制稱為負(fù)載管理也叫需求側(cè)管理。通過影響電力需求的措施，包括控制需求側(cè)負(fù)荷和減少電力消耗的措施，以降低能源成本，為電網(wǎng)運(yùn)營商提供平衡能量。負(fù)載管理是打造高智能化、高自動化的智慧能源系統(tǒng)的重要工具。

　　目前德國負(fù)載管理總?cè)萘考s為15.2GW，主要應(yīng)用領(lǐng)域如下表所示：